First-principles studies of the phase transitions in Fe-Si alloys

Abstract

In this paper, the structural and magnetic properties of Fe100-xSix alloys (10 ≤ x ≤ 25,0 at. %) were calculated. The structural phase transition temperatures for the crystal structures A2, B2, and D03 were estimated from the geometry optimization. The Curie temperatures were calculated in a molecularfield approximation using the constants of magnetic exchange interaction calculated ab initio. For all the considered concentrations, with the temperature increase, we observed the structural transitions from the ordered cubic phase to a disordered structure, with the intermediate stage of a partially disordered state. The ferromagnet–paramagnet transition was observed for all the compositions, though in various crystal phases. В работе представлены результаты расчетов структурных и магнитных свойств сплавов Fe100-xSix (10 ≤ x ≤ 25,0 ат. %). Из геометрической оптимизации для кристаллических структур A2, B2 и D03 оценены температуры структурных фазовых переходов. Температуры Кюри оценивались в приближении молекулярного поля с использованием параметров магнитного обменного взаимодействия, рассчитанных ab initio. Во всем рассматриваемом интервале концентраций с ростом температуры происходят структурные переходы из упорядоченной кубической фазы в частично упорядоченную, а после и в полностью разупорядоченную. Переход ферромагнетик–парамагнетик наблюдается для всех составов, однако в разных кристаллических фазах